CN113429277A - 一种用于制备斑蝥黄素的c15醇的两步合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,该合成方法以4‑氧代β‑紫罗酮为原料,在低温下,在有机溶剂下与乙炔基格氏试剂反应,用质子酸进行水解得到3‑[3‑羟基‑3‑甲基‑戊‑1‑炔‑4‑烯基]‑2,4,4‑三甲基‑环己‑2‑烯‑1‑酮。在溶剂下,用林德拉催化剂催化加氢反应得到3‑[3‑羟基‑3‑甲基‑戊‑1,4‑二烯基]‑2,4,4‑三甲基‑环己‑2‑烯‑1‑酮。本发明的制备方法具有原料价格低廉、反应步骤少、反应条件温和、环境友好、便于操作和反应收率高,易于实现工业化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及合成斑蝥黄素的中间体的技术领域,具体涉及一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法。
背景技术
斑蝥黄素是一种自然界中广泛存在的类胡萝卜素,同时也是最早实现商业化的重要的饲料添加剂,其工业化的化学合成具有重要意义。斑蝥黄是含氧类胡萝卜素的一种,化学名为4,4’-二酮基-β-胡萝卜素。可应用于鸡饲料中给“三黄鸡”和蛋黄着色,属“三红型”着色剂。饲料中斑蝥黄的主要作用是给动物食品进入人的食物链后,其中的斑蝥黄也可对人体产生相同的营养、抗病和保健作用。目前已经工业化的斑蝥黄合成路线主要通过各种方式先合成β-胡萝卜素,再做一步氧化反应合成斑蝥黄素。这类工艺生产的斑蝥黄素通常伴有大量的副反应发生,很难获得高纯度的斑蝥黄素。
本发明涉及到斑蝥黄素化学合成中的中间体3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮的合成。该产物为制备斑蝥黄素的C15膦盐片段的前体,是制备高纯度斑蝥黄素的重要中间体。
目前制备3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮的方法主要有以α紫罗兰酮为原料,与过氧酸反应环氧化,与强碱反应开环后得到4-羟基β-紫罗兰酮,再与乙烯基格氏试剂反应后得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-醇,再对羟基进行氧化得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。反应路线如下:
该路线存在明显的缺陷,一方面路线较长,涉及到4步反应,其反应总收率只有40%,乙烯基格氏试剂的金属有机反应步骤要使用过量的乙烯基格氏试剂,后处理要用大量的酸进行中和,最后氧化反应会产生大量含铝的废水,工艺复杂且污染严重,很难实现工业化。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,所用原料价廉易得,反应条件温和,反应收率高,适用于工业化生产。
本发明的目的采用如下技术方案实现:
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,所述合成方法的反应路线如下:
其中,所述合成方法包括以下步骤:
1)在惰性气体的保护下,向反应瓶中加入如式1所示的4-氧代β-紫罗酮、有机溶剂,搅拌溶解,降温,滴加金属乙炔化物;
2)滴加完毕后,继续进行反应,然后滴加质子酸进行水解;
3)水解完毕后升温到常温,分层后除去水相,并浓缩蒸馏有机相得到如式2所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。
4)3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮投入高压氢化釜,用溶剂溶解,加入林德拉催化剂;用氮气置换后压入氢气,催化加氢得到如式3所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。
进一步,步骤1)中,所述金属乙炔化物为乙炔基氯化镁、乙炔基溴化镁、乙炔基碘化镁中的一种,优选乙炔基溴化镁。所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醚、1,4-二氧六环、2-甲基四氢呋喃、异丙醚、甲乙醚、环戊基甲醚、苯、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上组合物,优选四氢呋喃。
再进一步,步骤1)中,降温到-60~-30℃后,滴加金属乙炔化物,反应温度为-70~0℃。
进一步,步骤1)中,所述4-氧代β-紫罗兰酮与所述金属乙炔化物的摩尔比为1:1.0~3.0,优选1:1.2。
再进一步,步骤2)中,滴加时间为30~60min,水解反应时间为30~60min。
进一步,步骤2)中,所述质子酸为氢氯酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、磷酸、硫酸氢钾、硫酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸二氢钾中的一种或两种以上的组合物。所述质子酸的用量为所述金属乙炔化物的摩尔量的1.0~1.5倍,优选1.0倍。
再进一步,步骤3)中,继续保温反应1~3h。
进一步,步骤4)中,加入林德拉催化剂后,升温到30~40℃;压入氢气的压力为0.1~1.0MPa。
再进一步,步骤4)中,所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷或氯仿中的一种,优选甲醇。
进一步,步骤4)中,所述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与所述林德拉催化剂的质量比为100:1~5,优选100:5(20:1);催化加氢反应时间为2~6h。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明提供了一种3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮的制备方法。该化合物可用于工业上生产斑蝥黄素。以4-氧代β-紫罗酮为原料,在低温下,在有机溶剂下与乙炔基格氏试剂反应,用质子酸进行水解得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。在溶剂下,用林德拉催化剂催化加氢反应得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。本发明的制备方法具有原料价格低廉、反应步骤少、反应条件温和、环境友好、便于操作和反应收率高,易于实现工业化等优点。
附图说明
图1为实施例1的中间产物3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮的核磁共振氢谱图;
图2为实施例1中产物3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,包括以下步骤:
1)氮气保护下,向2000mL三口瓶中加入55.0g(纯度93.63%,0.25mol)4-氧代-β-紫罗兰酮和1000mL四氢呋喃,搅拌溶解。量取576mL(浓度0.52mol/L,0.3mol,4-氧代β-紫罗兰酮与乙炔基溴化镁格氏试剂的摩尔比为1:1.2)乙炔基溴化镁格氏试剂于恒压滴液漏斗中,降温至-30℃以下滴加格氏试剂。滴加用时1.5h。滴加完格氏试剂后在-50~-30℃下保温反应2h。
2)反应完毕,滴加147g浓度为10%硫酸,滴加用时30min。
3)滴加完硫酸后,待升温至室温后静置分层,静置时间20min,分出下层水相,上层有机相浓缩回收四氢呋喃,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮45.5g,纯度为97.1%,收率为76.09%。
所得的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮为浅黄色油状物,其核磁共振氢谱图,如图1所示,核磁共振氢谱数据如下:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.55(d,J=16.1Hz,1H),5.76(d,J=16.1Hz,1H),2.66(s,1H),2.53(t,J=6.9Hz,2H),1.88(t,J=6.8Hz,2H),1.82(s,3H),1.67(s,3H),1.18(s,6H)。HRMS:C15H20NO2Na for[M+Na]+:calculated:255.1355found:255.1369。
4)上述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮用1000ml甲醇溶解,转移到2L高压氢化釜,加入林德拉催化剂2.5g(3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与林德拉催化剂的质量比为18.2:1),用氮气转换3次后抽真空,压入氢气0.1MPa。升温到30℃搅拌反应,反应过程控制内温度在30~40℃。反应6h后泄压,放出反应液。抽滤分离出催化剂,溶液在50℃减压浓缩蒸馏,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮39.5g,纯度为99.1%,收率为87.84%。
所得的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮为浅黄色油状物,其核磁共振氢谱图,如图2所示,核磁共振氢谱数据如下:1H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ6.20(d,J=16.3Hz,1H),5.93(dd,J=17.3,10.6Hz,1H),5.65(d,J=16.3Hz,1H),5.21(d,J=17.3Hz,1H),5.03(d,J=10.6Hz,1H),2.41(t,J=6.9Hz,2H),1.76(t,J=6.8Hz,2H),1.70(s,3H),1.38(s,3H),1.07(s,6H)。HRMS:C15H22NO2Na for[M+Na]+:calculated 257.1526,found 257.1526
实施例2
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,包括以下步骤:
1)氮气保护下,向2000mL三口瓶中加入55.0g(纯度93.63%,0.25mol)4-氧代-β-紫罗兰酮和500mL乙醚和500mL四氢呋喃,搅拌溶解。量取193mL(浓度1.29mol/L,0.25mol,4-氧代β-紫罗兰酮与乙炔基氯化镁格氏试剂的摩尔比为1:1)乙炔基氯化镁格氏试剂于恒压滴液漏斗中,降温至-30℃滴加乙炔基氯化镁格氏试剂。滴加用时1.5h。滴加完格氏试剂后在-50~-30℃下保温反应2h。
2)反应完毕,滴加30.41g浓度为30%的氢氯酸,滴加用时20min。
3)滴加完氢氯酸后,待升温至室温后静置分层,静置时间30min,分出下层水相,上层有机相浓缩回收乙醚和四氢呋喃,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮42.25g,纯度为97.2%,收率为74.89%。
4)上述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮用1000ml乙醇溶解,转移到2L高压氢化釜,加入林德拉催化剂2.11g(3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与林德拉催化剂的质量比为20:1),用氮气转换3次后抽真空,压入氢气1MPa。升温到40℃搅拌反应,反应过程控制内温度在30~40℃。反应2h后泄压,放出反应液。抽滤分离出催化剂,溶液在50℃减压浓缩蒸馏,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮39.9g,纯度为99.2%,收率为86.12%。
实施例3
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,包括以下步骤:
1)氮气保护下,向2000mL三口瓶中加入41.26g(纯度93.63%,0.2mol)4-氧代-β-紫罗兰酮和1000mL甲苯,搅拌溶解。量取159mL(浓度1.26mol/L,0.2mol,)以及155mL(浓度1.29mol/L,0.2mol)的乙炔基氯化镁格氏试剂,得到混合试剂,并将其置于恒压滴液漏斗中,其中,4-氧代β-紫罗兰酮与混合试剂的摩尔比为1:2。降温至-50℃滴加混合试剂。滴加用时1h。滴加完混合试剂后在-50℃下保温反应1h。
2)反应完毕,滴加196g浓度为10%硫酸,滴加用时40min。
3)滴加完硫酸后,待升温至室温后静置分层,静置时间20min,分出下层水相,上层有机相浓缩回收甲苯,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮34.33g,纯度为96.9%,收率为73.58%。
4)上述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮用1000ml甲醇溶解,转移到2L高压氢化釜,加入林德拉催化剂0.34g(3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与林德拉催化剂的质量比为100:1),用氮气转换3次后抽真空,压入氢气0.8MPa。升温到30℃搅拌反应,反应过程控制内温度在30~40℃。反应6h后泄压,放出反应液。抽滤分离出催化剂,溶液在50℃减压浓缩蒸馏,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到如图2所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮25.59g,纯度为97.3%,收率为83.76%。
实施例4
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,包括以下步骤:
1)氮气保护下,向2000mL三口瓶中加入41.26g(纯度93.63%,0.2mol)4-氧代-β-紫罗兰酮和1000mL四氢呋喃,搅拌溶解。量取465mL(浓度1.29mol/L,0.6mol,4-氧代β-紫罗兰酮与乙炔基溴化镁格氏试剂的摩尔比为1:3)乙炔基溴化镁格氏试剂于恒压滴液漏斗中,降温至-45℃滴加格氏试剂。滴加用时2h。滴加完格氏试剂后在-40℃下保温反应3h。
2)反应完毕,滴加480g浓度为10%的氢溴酸,滴加用时30min。
3)滴加完氢溴酸后,待升温至室温后静置分层,静置时间30min,分出下层水相,上层有机相浓缩回收四氢呋喃,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到如图1所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮36.6g,纯度为98.7%,收率为76.52%。
4)上述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮用1000ml甲醇溶解,转移到2L高压氢化釜,加入林德拉催化剂1.22g(3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与林德拉催化剂的质量比为30:1),用氮气转换3次后抽真空,压入氢气0.5MPa。升温到30℃搅拌反应,反应过程控制内温度在30~40℃。反应2h后泄压,放出反应液。抽滤分离出催化剂,溶液在50℃减压浓缩蒸馏,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到如图2所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮31.1g,纯度为99.1%,收率为86.46%。
实施例5
一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,包括以下步骤:
1)氮气保护下,向2000mL三口瓶中加入61.9g(纯度93.63%,0.3mol)4-氧代-β-紫罗兰酮和1000mL异丙醚,搅拌溶解。量取692mL(浓度0.52mol/L,0.36mol,4-氧代β-紫罗兰酮与乙炔基溴化镁格氏试剂的摩尔比为1:1.2)乙炔基溴化镁格氏试剂于恒压滴液漏斗中,降温至-30℃以下滴加格氏试剂。滴加用时2h。滴加完格氏试剂后在-30℃下保温反应3h。
2)反应完毕,滴加176.4g浓度为10%硫酸,滴加用时30min。
3)滴加完硫酸后,待升温至室温后静置分层,静置时间20min,分出下层水相,上层有机相浓缩回收异丙醚,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮55.34g,纯度为98.2%,收率为77.13%。
4)上述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮用1000ml甲醇溶解,转移到2L高压氢化釜,加入林德拉催化剂2.8g(3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与林德拉催化剂的质量比为20:1),用氮气转换3次后抽真空,压入氢气0.5MPa。升温到30℃搅拌反应,反应过程控制内温度在30~40℃。反应4h后泄压,放出反应液。抽滤分离出催化剂,溶液在50℃减压浓缩蒸馏,柱层析分离(硅胶,200-300目;展开剂,石油醚)得到3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮47.68g,纯度为98.4%,收率为88.37%。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,反应路线如下:
其中,所述合成方法包括以下步骤:
1)在惰性气体的保护下,向反应器中加入式1所示的4-氧代β-紫罗酮、有机溶剂,搅拌溶解,降温,滴加金属乙炔化物;
2)滴加完毕后,继续进行反应,然后滴加质子酸进行水解;
3)水解完毕后升温到常温,分层后除去水相,并浓缩蒸馏有机相后,得到式2所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮;
4)3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮投入高压氢化釜,用溶剂溶解,加入林德拉催化剂;用氮气置换后压入氢气,催化加氢得到如式3所示的3-[3-羟基-3-甲基-戊-1,4-二烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮。
2.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤1)中,所述金属乙炔化物为乙炔基氯化镁、乙炔基溴化镁、乙炔基碘化镁中的一种或两种以上的组合物;所述的有机溶剂为四氢呋喃、乙醚、1,4-二氧六环、2-甲基四氢呋喃、异丙醚、甲乙醚、环戊基甲醚、苯、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的组合物。
3.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤1)中,降温到-60~-30℃后,滴加金属乙炔化物,反应温度为-70~0℃。
4.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤1)中,所述4-氧代β-紫罗兰酮与所述金属乙炔化物的摩尔比为1:1.0~3.0。
5.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤2)中,滴加时间为30~60min,水解反应时间为30~60min。
6.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤2)中,所述质子酸为氢氯酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、磷酸、硫酸氢钾、硫酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸二氢钾中的一种或两种以上的组合物;所述质子酸的摩尔量为所述金属乙炔化物摩尔量的1.0~1.5倍。
7.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤3)中,继续保温反应1~3h。
8.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤4)中,压入氢气的压力为0.1~1.0MPa。
9.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤4)中,所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷或氯仿中的一种或两种以上的组合物。
10.如权利要求1所述的用于制备斑蝥黄素的C15醇的两步合成方法,其特征在于,步骤4)中,所述3-[3-羟基-3-甲基-戊-1-炔-4-烯基]-2,4,4-三甲基-环己-2-烯-1-酮与所述林德拉催化剂的质量比为100:1~5;催化加氢反应时间为2~6h。
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EP0017800A2 (de) * | 1979-03-27 | 1980-10-29 | F. HOFFMANN-LA ROCHE & CO. Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Cyclohexenderivaten sowie ein Zwischenprodukt in diesem Verfahren |
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EP0017800A2 (de) * | 1979-03-27 | 1980-10-29 | F. HOFFMANN-LA ROCHE & CO. Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Cyclohexenderivaten sowie ein Zwischenprodukt in diesem Verfahren |
Non-Patent Citations (1)
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JAMES H. BABLER ET AL.: "A REGIOSELECTIVE RETRO-ALKYNYLATION PROCESS: PART OF AN EFFICIENT ROUTE FOR THE CONVERSION OF β-IONONE TO CANTHAXANTHIN AND OTHER OXYGENATED CAROTENOIDS", 《SYNTHETIC COMMUNICATIONS》, vol. 32, no. 3, pages 329 - 334, XP001093301, DOI: 10.1081/SCC-120002115 * |
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